裝配式建筑全預(yù)制鋸齒型樓板探討與應(yīng)用

林霞娟 黃莉萍

摘? 要：全預(yù)制鋸齒型樓板具有施工免支撐的優(yōu)點(diǎn)，節(jié)約施工時(shí)間。針對(duì)該樓板的特點(diǎn)，結(jié)合工程案例，對(duì)樓板構(gòu)件齒條設(shè)計(jì)優(yōu)化、拆分方案及構(gòu)件生產(chǎn)工藝進(jìn)行探討，達(dá)到降低生產(chǎn)成本和施工安裝難度的目的，并進(jìn)行工程應(yīng)用分析，指出尚存問題及下一步需解決的問題，對(duì)推進(jìn)裝配式建筑行業(yè)的發(fā)展具有參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：裝配式混凝土結(jié)構(gòu);全預(yù)制鋸齒型板;免支撐;構(gòu)件設(shè)計(jì)優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TU756? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）04-0178-03

Abstract： The full prefabricated sawtooth floor slab has the advantage of construction free from support and saves construction time. According to the characteristics of the floor slab， this paper discusses the optimization of rack design， the splitting scheme and the production process to reduce production costs and construction and installation difficulties， and engineering application analysis. The paper points out the remaining problems and the problems to be solved in the next step， which is of reference value to the development of the prefabricated building industry.

Keywords： fabricated concrete structure; fully prefabricated sawtooth slab; free support; component design optimization

引言

近年來，國家出臺(tái)大量政策引導(dǎo)和推廣裝配式建筑體系，在國內(nèi)等到了很快的發(fā)展，樓板是混凝土結(jié)構(gòu)的重要組成部分，裝配式結(jié)構(gòu)首先考慮的是水平構(gòu)件的預(yù)制，因此預(yù)制樓板是裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的重要組成部分，現(xiàn)樓板應(yīng)用較多的桁架疊合板，但鋼筋用量較多，樓板較厚，滿堂腳手架支撐體系也未能免除，為更好在工程中應(yīng)用推廣、提升裝配式建造施工效率，很多學(xué)者專家研發(fā)了多種不同形式的板;鄭煥奇[1]等提出了一種免除支撐體系的帶肋疊合板，分析了帶肋疊合板深化設(shè)計(jì)，生產(chǎn)、安裝等在工程項(xiàng)目實(shí)施過程中的相互影響;董松員[2]提出了一種新型的帶抗剪鍵的疊合板，以抗剪鍵取代桁架筋，從而達(dá)到減少鋼筋用量，降低工程造價(jià)的目的;譚剛[3]研究了全預(yù)制蜂窩板在施工及使用階段的受力性能，表明全預(yù)制蜂窩板滿足板跨厚比不大于30時(shí)基本可實(shí)現(xiàn)免支撐施工;金松[4]對(duì)新型全預(yù)制板構(gòu)造連接關(guān)鍵技術(shù)在項(xiàng)目中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，表明全預(yù)制樓板在受力特點(diǎn)上與傳統(tǒng)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)有部分相同之處，但在支座及構(gòu)件間連接比較類似于疊合板構(gòu)造。由于樓板占建筑裝配式結(jié)構(gòu)很大比例，為發(fā)揮裝配式建筑建造的優(yōu)勢，研究開發(fā)免除滿堂腳手架支撐體系，對(duì)提升裝配式建造施工效率，具有重要的意義。

本文以由華南理工大學(xué)吳波研究員科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)的且用于某業(yè)務(wù)樓項(xiàng)目的鋸齒全預(yù)制板為研究對(duì)象，針對(duì)該類鋸齒型板的特點(diǎn)，根據(jù)項(xiàng)目條件和要求，探討構(gòu)件設(shè)計(jì)優(yōu)化，預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)方案，現(xiàn)場施工，為同類建筑裝配式設(shè)計(jì)方法提供一些參考和借鑒。

1 鋸齒型樓板設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)概況

該業(yè)務(wù)用樓為5層的框架結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防烈度為7度，抗震設(shè)防類別為丙類，抗震等級(jí)為三級(jí);柱子、梁、墻板、樓板、女兒墻均進(jìn)行預(yù)制，鋸齒型樓板放在5層使用，屋面層使用疊合板，其他位置使用不帶齒條的全預(yù)制樓板，齒條寬度和數(shù)量設(shè)計(jì)荷載工況：考慮鋸齒型板自重及施工荷載，取恒荷載gk=2.8kN/m2，活荷載qk=4.0kN/m2，根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》[5]中關(guān)于荷載組合設(shè)計(jì)方法，得荷載效應(yīng)控制的計(jì)算式：

取恒載分項(xiàng)系數(shù)1.2，活荷載分項(xiàng)系數(shù)1.4，由可變荷載控制的效應(yīng)設(shè)計(jì)值為：

Sd=1.2×2.8+1.4×4=8.96kN/m2

偏于安全設(shè)計(jì)，不考慮角鋼提供的剪力，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[6]一般板類構(gòu)件斜截面受剪承載力設(shè)計(jì)值V=0.7ftbh0，單個(gè)寬度為80mm的齒條承擔(dān)的剪力為6.8kN，根據(jù)拆分后單塊板尺寸可得齒條的數(shù)量和間距。根據(jù)本工程梁配筋情況：主、次梁端箍筋加密區(qū)間距分別為150、100，非加密區(qū)間距均為200，由此梁端加密區(qū)范圍內(nèi)齒條寬設(shè)計(jì)為50，則非加密區(qū)范圍齒條寬度為80，齒條中附加25×25×4的角鋼，如圖1所示。齒條部位對(duì)模具設(shè)計(jì)、制作以及后續(xù)構(gòu)件生產(chǎn)以及拆模影響較大，齒條處混凝土易出現(xiàn)麻面蜂窩現(xiàn)象，且鋸齒型板邊伸出的鋼筋與梁箍筋存在碰撞的風(fēng)險(xiǎn)大，因此在齒條設(shè)計(jì)以及構(gòu)件深化階段就預(yù)判并解決了全預(yù)制鋸齒型板在生產(chǎn)、施工階段會(huì)遇到的問題，提高生產(chǎn)及施工效率！

1.2 樓板預(yù)制拆分方案

全預(yù)制鋸齒型樓板跟普通的全預(yù)制板一樣，板搭進(jìn)梁10，齒條完全與梁頂面接觸如圖2所示，板與板之間的連接留300后澆帶，如圖3所示。

構(gòu)件拆分方案其中一方面主要考慮是否能共模，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，此來降低生產(chǎn)成本。由于在齒條位置處的鋼筋不進(jìn)入齒條內(nèi)，因此與齒條碰撞的鋼筋需截?cái)?，若板鋼筋不能按照設(shè)計(jì)要求伸出，會(huì)對(duì)構(gòu)件受力情況產(chǎn)生影響，對(duì)結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生很大的隱患，另外，齒條與梁箍筋存在碰撞可能性較大，如何解決鋸齒型板伸出鋼筋以及齒條與周邊梁箍筋位置沖突的問題并實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，是深化設(shè)計(jì)過程中的一大難題，本項(xiàng)目在構(gòu)件設(shè)計(jì)采取的優(yōu)化方法主要有：（1）首先根據(jù)拆分后鋸齒型板的主要尺寸確定齒條的間距和數(shù)量，同齒條需避開梁的箍筋，不斷調(diào)整齒條的數(shù)量和間距，直到相同尺寸的鋸齒型板可共用一套模具，減少開模數(shù)量。（2）當(dāng)板伸出的鋼筋與齒條碰撞時(shí)，切斷該位置的鋼筋，同時(shí)在相鄰位置增加相應(yīng)數(shù)量的鋼筋，鋼筋的長度按錨固長度計(jì)算，保證鋼筋足以抵抗支座端負(fù)彎矩。

2 構(gòu)件生產(chǎn)及施工安裝工藝

全預(yù)制鋸齒型樓板相較于其他樓板生產(chǎn)工藝復(fù)雜，需在板邊模進(jìn)行處理，因此生產(chǎn)模具上的選型亦較其他樓板復(fù)雜，選擇合適的鋸齒型板模具生產(chǎn)方案，將直接關(guān)系到全預(yù)制鋸齒型板時(shí)拆模、裝模的效率以及模具使用次數(shù)，該項(xiàng)目在鋸齒型樓板生產(chǎn)時(shí)結(jié)合各方面考慮，齒條處使用角鋼膜，鋸齒型板模具以及澆搗情況如圖4所示。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，由于鋸齒型板的齒條尺寸較小，采用機(jī)械振搗困難較大，因此采用人工振搗配合，同時(shí)混凝土應(yīng)振搗到?jīng)]有氣泡為止，盡量避免齒條面出現(xiàn)麻面蜂窩，且齒條尺寸較小，拆模容易崩邊，需注意拆模的方向和力度。另一方面還需嚴(yán)格控制鋸齒型板相鄰疊合梁箍筋的精度，綁扎箍筋時(shí)嚴(yán)格按照圖紙要求進(jìn)行綁扎，必要時(shí)還需人工進(jìn)行測量控制;與板邊相鄰的梁的梁面需平整，保證板伸出的齒條與梁面緊密接觸，從而荷載能較好地通過齒條傳遞到梁上。

安裝疊合梁完畢后，進(jìn)行鋸齒型板的安裝，吊裝時(shí)應(yīng)保證齒條完全進(jìn)去梁內(nèi)，如圖5所示，相對(duì)于一般的全預(yù)制板，板下不設(shè)支撐，如圖6所示。吊裝完畢后板上避免集中堆放鋼筋，避免因自重以及集中荷載造成結(jié)構(gòu)安全問題，安裝完成后如圖7所示。

3 工程應(yīng)用分析

相對(duì)于疊合板，全預(yù)制樓板不增加混凝土用量，并可減少現(xiàn)場濕作業(yè);相對(duì)于普通的全預(yù)制板，鋸齒型樓板可完全實(shí)現(xiàn)免支撐施工，縮短施工時(shí)間，節(jié)約施工成本，鋸齒型樓板與疊合板、現(xiàn)澆樓板材料用量對(duì)比情況如表1所示。

鋸齒型樓板雖具有材料用量少以及免支撐的特點(diǎn)，但尚有以下問題需解決：（1）由于鋸齒型樓板結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，板邊模需特別處理，對(duì)生產(chǎn)工藝要求高，應(yīng)針對(duì)鋸齒型板生產(chǎn)工藝進(jìn)行研究，采用簡單化生產(chǎn)方式。（2）與普通全預(yù)制板一樣，施工現(xiàn)場亦存在梁縱筋放置難度大的問題。（3）當(dāng)采用疊合板時(shí)，設(shè)備管線預(yù)埋在現(xiàn)澆疊合層，而當(dāng)采用全預(yù)制板方案時(shí)，則需進(jìn)行管線協(xié)同設(shè)計(jì)，即在深化設(shè)計(jì)之初進(jìn)行BIM管綜設(shè)計(jì)，找出機(jī)電管線與樓板沖突位置，重點(diǎn)解決設(shè)備管線集成安裝以及集成管線路等的設(shè)計(jì)問題，以保證施工現(xiàn)場的可操作性。

4 結(jié)束語

相對(duì)于疊合板，全預(yù)制鋸齒型樓板不增加混凝土用量，并可減少現(xiàn)場現(xiàn)澆工作;相對(duì)于普通的全預(yù)制板，鋸齒型樓板可完全實(shí)現(xiàn)免支撐施工，縮短施工時(shí)間，節(jié)約施工成本，因此鋸齒型樓板在實(shí)際項(xiàng)目中具備一定的可行性，為使鋸齒型板完全具備工程適用條件，尚需進(jìn)一步研究：（1）鋸齒型樓板結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，板邊模需特別處理，對(duì)生產(chǎn)工藝要求高，應(yīng)對(duì)鋸齒型板生產(chǎn)工藝進(jìn)行研究，采用簡單化生產(chǎn)方式則是重點(diǎn)研究內(nèi)容。（2）與普通樓板一樣，施工現(xiàn)場尚需解決梁縱筋放置難度大的問題。（3）采用全預(yù)制樓板需重點(diǎn)解決設(shè)備管線集成安裝以及集成管線路等設(shè)計(jì)問題，以保證施工現(xiàn)場的可操作性。（4）為解決全預(yù)制樓板設(shè)備管線問題，可在樓板無齒條的2邊區(qū)域預(yù)留出一定高度的現(xiàn)澆段，機(jī)電管線預(yù)埋在樓板周圈的現(xiàn)澆層中，該現(xiàn)澆段同時(shí)滿足鋼筋搭接以及機(jī)電管線預(yù)埋的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭煥奇，鄧聲捷.裝配式建筑預(yù)制帶肋疊合板設(shè)計(jì)優(yōu)化與生產(chǎn)工藝研究[J].建材與裝飾，2019（21）：76-77.

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[3]譚剛，劉亞東.新型蜂窩全預(yù)制免撐樓板研究[J].城市住宅，2019，26（06）：78-82.

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